DE60125613T2 - Verfahren zur Herstellung eines optischen Aufzeichnungsträgers - Google Patents

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines optischen Aufzeichnungsträgers mit einem organischen Farbstoff als Aufzeichnungsmaterial.
  • Beschreibung verwandter Technik
  • Ein optischer Aufzeichnungsträger mit einem organischen Farbstoff als Aufzeichnungsmaterial enthält eine Aufzeichnungsschicht, die hauptsächlich aus einem organischen Farbstoff auf einem transparenten Substrat wie Plastiken besteht. Die Information wird durch Abtasten mittels des auf der Oberfläche dieser Aufzeichnungsschicht gesammelten Laserlichts aufgezeichnet. Insbesondere wird die Information durch Ausbilden von Pits auf der Oberfläche der mit dem Laserlicht bestrahlten Aufzeichnungsschicht aufgezeichnet und die geschriebene Information wird durch Verwerten von Änderungen im Reflektionsvermögen, die von der Informationsaufzeichnung stammen, ausgelesen.
  • Bei einem optischen Aufzeichnungsträger mit organischem Farbstoff ist es gängige Praxis, eine reflektierende Schicht im Hinblick auf die Realisierung eines Reflektionsvermögens überlagert zur Aufzeichnungsschicht auszubilden. Somit werden eine Aufzeichnungsschicht, eine reflektierende Schicht und eine Schutzschicht gewöhnlich in dieser Reihenfolge ausgebildet, um einen Trägeraufbau zu realisieren.
  • In der Zwischenzeit werden optische Aufzeichnungsträger hoher Dichte weitgehend für Informationssicherungen verwendet, so dass es notwendig ist, die Stabilität der Wiedergabeeigenschaften für eine verlängerte Zeitspanne aufrechtzuerhalten. Der auf einem organischen Farbstoff basierte optische Aufzeichnungsträger bildet hierbei keine Ausnahme. Allgemein wird für einen auf dem organischen Farbstoff basierten optischen Aufzeichnungs träger eine garantierte Zeitspanne in der Größenordnung von 10 Jahren gefordert.
  • Somit wird die Aufbewahrungszuverlässigkeit in einem optischen Aufzeichnungsträger als äußerst wichtig angesehen und diese ist anfangs im Hinblick auf das Garantieren einer Produktqualität zu überprüfen.
  • Jedoch sind Aufbewahrungstests in der Größenordnung von einem Jahr in der Realität nicht möglich, so dass die gewöhnliche Praxis eine Aufbewahrung unter Bedingungen hoher Temperatur und hoher Luftfeuchtigkeit als Beschleunigungstest in Form einer Ersatzmessung zur periodischen Auswertung der Signaleigenschaften vorsieht.
  • Die erforderlichen Eigenschaften gehen damit einher, dass die Signaleigenschaften nach dem Aufbewahren für Hunderte von Stunden bei hoher Temperatur als auch in einer Atmosphäre hoher Luftfeuchtigkeit gleich den vor dem Aufbewahren vorhandenen Eigenschaften sind.
  • Die Auswertung der Aufbewahrungszuverlässigkeit wird gewöhnlich durch Detektieren einer Fehleranzahl pro Einheitsblock mit Hilfe von herkömmlichen Auswertungseinrichtungen durchgeführt. In vielen optischen Plattensystemen, in denen ein Fehlerkorrektursystem in Betrieb ist, stellt eine Fehleranzahl, die geringer als eine voreingestellte Anzahl ist, praktisch kein Problem dar. Generell ist jedoch selbstverständlich das Auftreten keines Fehlers wünschenswert.
  • Falls eine Auswertung dieser Aufbewahrungszuverlässigkeit erfolgt, wird im Falle einer CDR als repräsentativem und auf einem organischen Farbstoff basiertem Aufzeichnungsträger ein erhöhtes Auftreten von Fehlern bemerkt, oft dann, wenn der Aufzeichnungsträger für eine verlängerte Zeitspanne unter Hochtemperatur- und hohen Luftfeuchtigkeitsbedingungen aufbewahrt wird.
  • Da ein erhöhtes Auftreten von Fehlern die Zuverlässigkeit der Abspieleigenschaften gefährdet, ist es beim Verbessern der Qualität des auf einem organischen Farbstoff basierten optischen Aufzeichnungsträgers äußerst wichtig, das Auftreten von Fehlern beim Aufbewahren unter Bedingungen hoher Temperatur und hoher Luftfeuchtigkeit zu erniedrigen.
  • Eine Wiedergabestabilität unter Bedingungen bei hoher Temperatur und hoher Luftfeuchtigkeit ist wünschenswert für alle Arten optischer Aufzeichnungsträger. Jedoch ist die Stabilität der Wiedergabe des auf einem organischen Farbstoff basierten optischen Aufzeichnungsträgers nicht in dem Maße verbessert wie bei einem magneto-optischen Aufzeichnungsträger. Einer der Gründe liegt darin, dass nicht unterschieden werden kann, ob die Fehlerzunahme bei der Wiedergabe der Verschlechterung der Aufzeich nungsschicht oder der reflektierenden Schicht zuzuschreiben ist. Somit kann nicht erfasst werden, welcher Produktionsschritt im Produktionsprozess für die größte Wirkung zu verbessern ist, wodurch es unmöglich gemacht wird, praktische Maßnahmen zu ergreifen.
  • Patent Abstract of Japan Vol. 0184, Nr. 73 (S. 1795), September 2, 1994 (1994-09-02) und JP 06150371 A offenbaren einen optischen Aufzeichnungsträger gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
  • ÜBERSICHT ÜBER DIE ERFINDUNG
  • Es ist somit eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines auf einem organischen Farbstoff basierten optischen Aufzeichnungsträgers anzugeben, der hinsichtlicht dessen Aufbewahrungszuverlässigkeit verbessert.
  • Zur Lösung obiger Aufgabe haben die Erfinder beharrlich Untersuchungen durchgeführt und sind zum Schluss gekommen, dass die Luftfeuchtigkeit der Atmosphäre, der die Metallschicht wie die reflektierende Schicht ausgesetzt ist, einen starken Einflussfaktor darstellt.
  • Diese Erfindung, die basierend auf dieser Feststellung vollendet wurde, betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines optischen Aufzeichnungsträgers mit einer Aufzeichnungsschicht, die einen organischen Farbstoff und eine Metallschicht auf einem Substrat enthält, wobei die Atmosphäre eines Transportweges zum Transportieren zur nächsten Stufe wenigstens nach der Ausbildung der Metallschicht auf eine relative Luftfeuchtigkeit von 40% oder weniger eingestellt wird.
  • Falls die ausgebildete Metallschicht einer Atmosphäre hoher Luftfeuchtigkeit ausgesetzt wird, nimmt die Fehleranzahl mit der Aufbewahrungsdauer zu.
  • Wird im Gegensatz hierzu die relative Luftfeuchtigkeit in der Atmosphäre auf 40% oder weniger eingestellt, ist die Fehleranzahl selbst nach verlängertem Aufbewahren kaum zu bemerken.
  • Falls die relative Luftfeuchtigkeit der Atmosphäre des Transportweges 15, welcher der Ausbildung der Metallschicht (reflektierenden Schicht) folgt, auf 40% oder weniger eingestellt wird, um zu verhindern, dass die Metallschicht einer Atmosphäre mit hoher Luftfeuchtigkeit ausgesetzt wird, können die Signaleigenschaften beim Wiedergeben des auf einem organischen Farbstoff basierten optischen Aufzeichnungsträgers für eine längere Zeit aufrechterhalten werden, um die Aufbewahrungszuverlässigkeit merklich zu verbessern.
  • Somit wird die Zuverlässigkeit beim Aufbewahren des auf einem organischen Farbstoff basierten optischen Aufzeichnungsträgers, die als minderwertig im Vergleich zu derjenigen des magneto-optischen Aufzeichnungsträgers gehalten wurde, erheblich verbessert und hinsichtlich der Stabilität aufrechterhalten.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ABBILDUNGEN
  • 1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht wesentlicher Teile begleitender anschaulicher Strukturen eines auf einem organischen Farbstoff basierten optischen Aufzeichnungsträgers.
  • 2 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Anordnung einer Produktionslinie für einen auf einem organischen Farbstoff basierten optischen Aufzeichnungsträger.
  • 3 zeigt eine schematische Ansicht einer Anordnung in der Ebene in Bezug auf eine Produktionslinie eines auf einem organischen Farbstoff basierten optischen Aufzeichnungsträgers.
  • 4 zeigt ein Diagramm zur Aufbewahrungsdauer beim Ändern der relativen Luftfeuchtigkeit in einem Transportweg nach dem Ausbilden eines Metallfilms über BLER.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Mit Bezug auf die Abbildungen werden bevorzugte Ausführungsformen eines Verfahrens zum Herstellen eines auf einem organischen Farbstoff basierten optischen Aufzeichnungsträgers gemäß dieser Erfindung detailliert erläutert. Obwohl hierin eine sogenannte CD-R als Beispiel beschrieben wird, kann die Erfindung selbstverständlich allgemein auf die Präparation des auf einem organischen Farbstoff basierten optischen Aufzeichnungsträgers übertragen werden und ist nicht auf die Herstellung der CD-R beschränkt.
  • 1 zeigt einen erläuternden Aufbau eines auf einem organischen Farbstoff basierten optischen Aufzeichnungsträgers, auf den ein Herstellungsverfahren dieser Erfindung übertragen wird.
  • Der in 1 gezeigte und auf dem organischen Farbstoff basierte Aufzeichnungsträger stellt eine sogenannte CD-R einschließlich eines Plattensubstrats 1 dar, das in Plattenform mit einem Durchmesser von näherungsweise 120 mm und einer Dicke von näherungsweise 1.2 mm aus einem transparenten Harzmaterial wie Polymethyl-Methacrylat (PMMA) oder Polycarbonat (PC) geformt ist. Auf diesem Plattensubstrat 1 ist die Aufzeichnungsschicht 2 durch Spin-Coating eines auf einem organischen Farbstoff basierten Aufzeichnungsmaterials ausgebildet. Auf der Aufzeichnungsschicht 2 ist ebenso ein reflektierender Film 3 aus Gold (Au) oder Silber (Ag) ausgebildet. Auf dem reflektierenden Film 3 ist eine Schutzschicht 4 durch Spin-Coating von z. B. einem UV-Licht härtenden Harz ausgebildet.
  • Der reflektierende Film 3 kann auf der Aufzeichnungsschicht 2 direkt oder über eine Zwischenlagerung einer geeigneten Unterschicht ausgebildet werden.
  • In dieser CD-R ist eine ringförmige Fläche von der Mitte des Plattensubstrats 1 mit einem Durchmesser von ungefähr 50 bis 116 mm als Informationsaufzeichnungsfläche eingestellt. Wenigstens in diesem Gebiet ist eine Wobbling-Rille als mäanderförmige Führungsrille ausgebildet, z. B. als spiralförmige Rille. Der von der Wobbling-Rille 5 erfasste Teil der Aufzeichnungsschicht 2 ist als Aufzeichnungsspur eingestellt. In dieser Aufzeichnungsspur wird ein EFM-moduliertes Signal aufgezeichnet (EFM Signal).
  • Die Wobbling-Rille 5 eignet sich für ein Wobbling mit voreingestelltem Abstand. Durch dieses Wobbling wird die Sektorinformation einschließlich der FM-modulierten absoluten Zeitinformation als ATIP (absolute time in pre-groove) Wobbling-Signal aufgezeichnet.
  • In der oben beschriebenen CD-R werden die EFM Signale auf einer Aufzeichnungsspur als Änderungen im Reflektionsvermögen des Aufzeichnungsmaterials basierend auf dem die Aufzeichnungsschicht 2 ausbildenden organischen Farbstoff aufgezeichnet.
  • Beim Herstellen des oben beschriebenen optischen Aufzeichnungsträgers müssen die Aufzeichnungsschicht 2, der reflektierende Film 3 und die Schutzschicht 4 nacheinander auf dem Substrat 1 abgeschieden werden. Diese Schritte werden kontinuierlich über ein Transportsystem durchgeführt, wie beispielsweise in 2 und 3 dargestellt ist.
  • In dem in 2 und 3 gezeigten Produktionsprozess sind ein Spin-Coater 11 zum Ausbilden der Aufzeichnungsschicht 2, eine Sputtereinrichtung 12 zum Abscheiden des reflektierenden Films 3 sowie ein Spin-Coater 23 zum Ausbilden der Schutzschicht 4 entlang einer Linie positioniert und über Plattentransportwege 14, 15 miteinander verbunden.
  • Somit wird das mit der Aufzeichnungsschicht 2 im Spin-Coater 11 überzogene Plattensubstrat unmittelbar über den Transportweg 14 zur Sputtereinrichtung 12 transportiert, wo der reflektierende Film 3 ausgebildet wird. Das Plattensubstrat, das nun den reflektierenden Film 3 trägt, wird auf dem Transportweg 15 zum Spin-Coater 13 transportiert, wo die Schutzschicht 4 über Spin-Coating darauf erzeugt wird. Zwischen dem Spin-Coater 11, der zum Ausbilden der Aufzeichnungsschicht 2 geeignet ist, und der Sputtereinrichtung 12, ist ein Ofen 16 vorgesehen, in dem die ausgebildete Aufzeichnungsschicht 2 getrocknet wird und dann der Sputtereinrichtung 12 zur Abscheidung des reflektierenden Films 3 bereitgestellt wird. Der Ofen 16, bei dem es sich um einen im normalen Produktionsprozess üblichen Ofen handelt, kann bisweilen weggelassen werden.
  • Falls bei oben beschriebenem Produktionsprozess Feuchtigkeit auf einem mit der Sputtereinrichtung 12 ausgebildeten Film deponiert wird, tendiert dieser zur Korrosion und einer erheblichen Erniedrigung der Langzeitzuverlässigkeit.
  • Erfindungsgemäß wird nunmehr die relative Luftfeuchtigkeit in der Atmosphäre auf dem Transportweg 15 zwischen der Sputtereinrichtung 12 und dem Spin-Coater 13 derart eingestellt, dass diese nicht höher als 40% ist, um eine derartige Unannehmlichkeit zu vermeiden.
  • Die relative Luftfeuchtigkeit kann beispielsweise durch Einstellen einer Klimaanlage justiert werden. Hierbei wird ein Reinraum, in dem das Produktionsgerät zum geeigneten Ausführen oden beschriebener Abfolge von Betriebsvorgängen untergebracht ist, in dessen Gesamtheit klimatisiert oder es wird lediglich der Transportbereich bezüglich der Luftfeuchtigkeit im Hinblick auf eine einfache Steuerung oder im Hinblick auf die Reduzierung der Betriebskosten eingestellt.
  • In dieser Ausführungsform ist eine Abschirmplatte 17, z. B. aus Acrylharz, entlang des Transportweges 15 vorgesehen, um die Luftfeuchtigkeit in der Umgebung des Transportweges 15 mittels eines abwärts gerichteten Luftstroms von einer Klimaanlage 18 zu steuern.
  • Durch Steuern der relativen Luftfeuchtigkeit der Atmosphäre im Transportweg 15 zwischen der Sputtereinrichtung 12 und dem Spin-Coater 13 auf 40% oder weniger ist es möglich, das Auftreten von Korrosion zu unterdrücken, wodurch es möglich wird, einen Aufzeichnungsträger basierend auf einem organischen Farbstoff herzustellen, der selbst nach verlängerter Aufbewahrung bessere Wiedergabeeigenschaften zeigt.
  • Ausführungsform
  • Nachfolgend werden spezielle experimentelle Ergebnisse dieser Erfindung erläutert.
  • Die Erfinder haben Messungen zu Fehlern von Testmustern bei verschiedenen Luftfeuchtigkeitspegeln im Herstellungsprozess durchgeführt und die gemessenen Ergebnisse verglichen. Der Herstellungsprozess besteht aus drei Schritten, nämlich einem Ausbildungsschritt der Aufzeichnungsschicht, einem Ausbildungsschritt des reflektierenden Films und einem Ausbildungsschritt einer Schutzschicht. Die Temperatur und Luftfeuchtigkeit in der Atmosphäre in den jeweiligen Schritten sind fixiert und die Luftfeuchtigkeit im Transportschritt, welcher der Abscheidung des reflektierenden Films 3 folgt, wurde geändert.
  • Die Prozessbedingungen dieser Ausführungsform waren wie folgt:
    Zunächst wurde die Atmosphäre beim Abscheiden und die relative Luftfeuchtigkeit jeweils auf 25°C und 35% eingestellt und eine Aufzeichnungsschicht wurde über einen Spin-Coater mit einer Dicke von 1.2 mm und einem Durchmesser von 120 mm aufgebracht. Als Substrat wurde ein Substrat eines über Injektion gegossenen Polycarbonatharzes mit spiralförmigen Führungsrillen verwendet. Die Aufzeichnungsschicht wurde durch Lösen von 1-Butyl-2-[5-(1-Butyl-3,3-Dimethylbenz[e]indolin-2-Yliden)-1,3-Pentadienyl]-3,3-Dimenthyl-1H-Benz[e]indolinium, vgl. Formel 1:
    Figure 00070001
    als in einem organischen Lösungsmittel gelöster Farbstoff ausgebildet und die resultierende Lösung wurde auf eine Oberfläche des die Führungsrille tragenden Substrats per Spin-Coating aufgebracht.
  • Der reflektierende Film wurde dann durch Sputtern abgeschieden und die Atmosphäre des Transportweges zum Transportieren des Films zur nächsten Stufe zum Ausbilden des Schutzfilms wurde auf Werte hinsichtlich der relativen Luftfeuchtigkeit von 35%, 40%, 50% und 100% eingestellt, wobei der reflektierende Film zum Ausbilden des Schutzfilms transportiert wurde.
  • Dann erfolgte das Aufzeichnen bei Raumtemperatur mit einer Lineargeschwindigkeit von 1.2 m/s und einer Laserleistung beim Aufzeichnen von 6.0 mW, eine Lagerung in einer Atmosphäre mit einer Temperatur von 70°C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 80% sowie eine Wiedergabe alle 100 Stunden bei einer Lineargeschwindigkeit von 1.2 m/s. Dann erfolgte eine Messung des BLER (error value per unit time per unit block, Fehlergröße pro Einheitszeit und Einheitsblock). Die Ergebnisse sind in 4 gezeigt.
  • Es kann der 4 entnommen werden, dass die Luftfeuchtigkeit in dem Transportsystem die Eigenschaften des optischen Aufzeichnungsträgers erheblich beeinflusst.
  • Bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von 100% übersteigt die Fehlergröße beispielsweise in den ersten 100 Stunden einige Hundert. Bei der relativen Luftfeuchtigkeit von 50% steigt die Fehlergröße mit der Aufbewahrungsdauer an, bis die erzeugte Fehlergröße in 300 Stunden 100 erreicht.
  • Im Gegensatz hierzu beträgt die BLER bei der relativen Luftfeuchtigkeit von 40% selbst nach Ablaufen von 500 Stunden nicht mehr als 20cps. Mit den in einer Atmosphäre einer relativen Luftfeuchtigkeit von 35% hergestellten Mustern steigt ein Fehler kaum an, selbst falls die Aufbewahrungsdauer 500 Stunden übersteigt.
  • Wie diesen Testergebnissen entnommen werden kann, wird eine hohe Aufbewahrungszuverlässigkeit bei dem hergestellten optischen Aufzeichnungsträger erzielt, indem die Atmosphäre des Transportweges 15 wenigstens nach der Ausbildung des Metallfilms (reflektierender Film) auf einer relativen Luftfeuchtigkeit von 40% oder weniger gehalten wird.

Claims (3)

  1. Verfahren zum Herstellen eines optischen Aufzeichnungsträgers mit einer einen organischen Farbstoff enthaltenden Aufzeichnungsschicht und einer Metallschicht auf einem Substrat, wobei die Metallschicht über der Aufzeichnungsschicht ausgebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Atmosphäre eines Transportweges zur nächsten Stufe wenigstens nach dem Ausbilden der Metallschicht auf eine relative Luftfeuchtigkeit von 40% oder weniger eingestellt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei in einem nächsten Schritt ein Schutzfilm auf der Metallschicht ausgebildet wird.
  3. Verfahren zum Herstellen des optischen Aufzeichnungsträgers nach Anspruch 1, wobei die aus einem Aufzeichnungsmaterial des organischen Farbstoffs ausgebildete Aufzeichnungsschicht durch Spin-Coating ausgebildet wird.
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